液晶聚合物表面微纳结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：制备或取具有取向的液晶聚合物；对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10

【技术实现步骤摘要】
液晶聚合物表面微纳结构的制备方法
本专利技术涉及微纳表面结构制备领域，尤其是涉及一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。
技术介绍
在自然界中，形态尤其是生物的表面形态是一种至关重要的生存策略。自然界经过亿万年的进化，每一种生物都有其独特的生存策略，它们的聪明之处在于其可以根据环境的变化将微观的分子组织排布转换为特定的表面形貌。受到自然界的启发，科学家们提出很多的方法去制备微纳尺度的表面形貌。但是大多数的方法都是基于需要复杂、昂贵的光学装置的光刻技术。近几年，液晶聚合物由于其具有的各项异性的热膨胀系数，受到许多研究者的关注，但大多数的工作都是基于液晶聚合物网络体系。液晶聚合物网络体系需要较高的交联密度，这使得这类型的方法存在一些缺点：如形变量较低、设计特定表面形貌的流程比较复杂等。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。本专利技术的第一方面，提供了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：制备或取具有取向的液晶聚合物；对所述液晶聚合物进行加热，所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥107V·m-1，形成表面微纳结构。根据本专利技术实施例的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，至少具有如下有益效果：本专利技术主要是利用液晶聚合物的流动各项异性的原理，自组装形成表面微纳结构，具体原理为：本专利技术对液晶聚合物进行加热，使得液晶聚合物具有流动性，液晶聚合物置于电场中时，液晶聚合物与空气的界面处存在的电场能够克服产生表面形貌所带来的毛细管力增加效应，从而诱导液晶聚合物发生流动，本专利技术通过实验研究发现在电场的作用下，高强度的静电场(E≥107V·m-1)在液晶聚合物与空气间的界面处产生的静电力能够克服液体的表面张力，使得流动的液晶聚合物固有的微观热扰动不断增大，并沿着电场线方向流动，选择具有不同取向的液晶聚合物，最终能够形成不同的具有特定形状和几何尺寸的表面微纳结构。本专利技术提供的制备方法是一种自组装的过程，能够制备出与传统光刻所得到类似的结构如条纹结构，但是无需光刻过程中所需要的昂贵的光学设备与复杂繁琐的工艺流程，能克服传统光刻的衍射极限，从而有望能制备更小的表面微纳结构。在本专利技术的一些实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+20℃。在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+40℃。调控加热温度能够使得液晶聚合物具有流动性。温度T控制在高于液晶聚合物的玻璃化温度20℃或者40℃，好处是增加温度可以使得液晶聚合物的粘度降低，使得后续形成表面微纳结构的速度增快。在本专利技术的一些实施方式中，所述取向为平行取向和/或垂直取向，即取向可以为平行取向，或者为垂直取向，或者为平行取向和垂直取向交替分布的复合取向。在本专利技术进一步的一些实施方式中，所述取向为平行取向，或者为同时具有平行取向和垂直取向。利用具有基板的液晶盒制备液晶聚合物时，平行取向区域的液晶聚合物的层结构垂直于基板，容易沿着电场线方向向上流动，因此具有平行取向的液晶聚合物更容易产生表面微纳结构。在本专利技术的一些实施方式中，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第一取向层，所述第二基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第二取向层；在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。液晶混合物填充至液晶盒后，在第一取向层和第二取向层的取向作用下，可光固化液晶单体发生取向排列，然后在光照条件下，可光固化液晶单体在光引发剂作用下聚合形成具有取向的液晶聚合物。在制备具有取向的液晶混合物时，一种情形下，可以仅利用取向层制备具有取向的液晶聚合物，具体实现方式为：在本专利技术的一些实施方式中，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层。使用的第一取向层和第二取向层可以是平行取向层，能够使得液晶单体发生平行于第一基板和第二基板的平行取向，或者是垂直取向层，能够使得液晶单体发生垂直于第一基板和第二基板的垂直取向，或者为平行取向层和垂直取向层交替排列的复合取向层，能够使得部分的液晶单体中发生平行取向，部分的液晶单体发生垂直取向，平行取向层和垂直取向层所用的取向材料及处理方法有很多，如摩擦法、光取向法等，常用的是在玻璃基板上涂覆聚酰亚胺薄膜，然后再用绒布类材料高速摩擦来实现取向，或者通过涂覆偶氮苯类光取向材料，通过线性偏振光取向的方式来获得平行取向，此处不再赘述例举。通过使用的第一取向层和第二取向层的取向设置，来控制光聚合形成的液晶聚合物的取向。在制备具有取向的液晶混合物时，另一种情形下，可以使用图案化导电基板结合取向层制备具有取向的液晶聚合物：在本专利技术进一步的一些实施方式中，所述第一基板还包括与所述第一取向层连接的第一导电基板，所述第二基板还包括与所述第二取向层连接的第二导电基板，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。本专利技术可以仅通过上述第一取向层和第二取向层的取向设置来达到调节液晶聚合物取向的效果，也可以结合图案化导电基板来控制液晶聚合物的取向，作为示例，当第一导电基板为图案化导电基板，第二导电基板为非图案化的具有连续导电层的基板(如ITO基板)，第一取向层和第二取向层为平行取向层，填充的液晶混合物中液晶单体具有正介电性时，在第一导电基板和第二导电基板之间未施加电压时，具有正介电性的液晶单体在平行取向层的作用下平行于第一导电基板和第二导电基板取向排列，由于使用的第一导电基板为图案化导电基板，即在第一导电基板和第二导电基板之间施加电压时，对应图案化的区域会产生电场，位于该图案化区域形成的电场中的液晶单体会发生转向，由平行取向排列转为垂直取向排列，而未在电场区域的液晶单体则保持原来的平行取向排列，在施加光照进行光固化后液晶单体聚合形成的液晶聚合物则同时具有平行取向和垂直取向，可以理解的是本领域技术人员基于上述原理，也可以选择更换液晶单体为负介电性，或者将第一取向层和第二取向层更换为垂直取向层，以形成具有不同取向的液晶聚合物。可以理解的是，图案化导电基板的图案可以根据需求的表面微纳结构形状进行调整。可以理解的是，根据设计同时设置第一导电基板和第二导电基板均为图案化导电基板，也能够形成具有取向的液晶聚合物。在一些实施方式中，本专利技术还可以通过包括以下的步骤制备具有取向的液晶聚合物：取或制备取向基板，所述取向基板包括基板和设置在所述基板上的取向层；在所述取向基板的所述取向层上覆上液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。在此种实施方式中，使用一层的取向层制备具有取向的液晶聚合物。当基板为导电基板，并且在取向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n制备或取具有取向的液晶聚合物；/n对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10

【技术特征摘要】
1.一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备或取具有取向的液晶聚合物；
对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥107V·m-1，形成表面微纳结构。


2.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+20℃；优选地，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+40℃。


3.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述取向为平行取向和/或垂直取向；优选地，所述取向为平行取向，或者为同时具有平行取向和垂直取向。


4.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：
制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第一取向层，所述第二基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第二取向层；
在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。


5.根据权利要求4所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层。


6.根据权利要求5所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一基板还包括与所述第一取向层连接的第一导电基板，所述第二基板还包括与所述第二取向层连接的第二导电基板，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。


7.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：
取或制备取向基板，所述取向基板包括基板和设置在所述基板上的取向层；
在所述取向基板的所述取向层上覆上液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；
施加光照，使得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵威，吕朋荣，冯健，杨秀兰，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44